1.實驗目的
棧（stack）是線性結構的核心內容之一。本實驗要求用高階語言c語言編寫基於棧的順序儲存結構實現棧的入棧、出棧、取棧頂元素和判空操作，並基於上述棧的基本操作實現括號匹配演算法，完成實驗報告的填寫，以便加深理解有關棧結構的抽象資料型別等概念，並體會和了解棧結構在日常使用者輸入操作中的應用價值。
2.實驗內容
1)構建乙個棧的順序儲存結構的抽象資料型別，通常應包含如下步驟：
a.定義用來描述順序棧結構的結構體變數型別sqstack；
b.編寫乙個順序棧初始化演算法，記為initstack操作（函式）；
c.編寫乙個順序棧資料元素入棧演算法，記為push操作（函式）；
d.編寫乙個順序棧資料元素出棧演算法，記為pop操作（函式）；
e.編寫乙個取棧頂元素演算法，記為gettop操作（函式）；
f.編寫乙個判空演算法，記為isempty操作（函式）；
2）基於上述棧的基本操作實現括號匹配演算法：
a.在main函式內部編寫乙個括號匹配演算法，要求從鍵盤上輸入乙個
表示式，判斷這個表示式中的括號是否匹配；
b.測試實驗結果，評估實驗過程.
3）完成實驗報告的填寫
順序棧結構的邏輯結構原理如下：
棧結構的邏輯結構
括號匹配的邏輯結構原理如下：
括號匹配的邏輯結構
利用棧結構後進先出的有限操作特點，通過入棧和出棧的操作來實現對表示式括號匹配正確與否的判斷.
二、實驗過程
1.順序棧結構體定義
首先用c/c++開發環境新建原始檔，首先鍵入如下預定義命令列：
圖1 原始檔預定義命令列
注意這裡需要#include命令列引用string.h標頭檔案，因為該檔案裡包含後面操作所需要的strlen庫函式，用於獲取字串的長度。
接著，根據順序棧的邏輯結構原理圖，定義用來描述順序棧資料物件的結構體變數型別sqstack，**如下：
圖2順序棧的結構體型別定義
這裡用char作為順序棧資料元素的資料型別，得到sqstack（順序棧結構體變數）的定義。其中用base表示棧底指標，用top表示棧頂指標，用stacksize表示當前棧的大小（即順序棧中資料元素的個數）。
2. initstack函式
編寫順序棧的初始化操作,首先對傳入的sqstack型引數分配初始大小的儲存空間，這裡用100個char的大小來初始化順序棧，如果記憶體分配失敗則退出程式，否則將s.base賦給s.top，stack_init_size賦給s.stacksize。
**如下：
圖3 initstack函式
3. isempty函式
判空操作：如果棧底指標與棧頂指標相等，則順序棧為空，反之非空。棧是否為空是字串序列中括號是否匹配的判斷依據。
圖4 isempty函式
4. push、pop和gettop函式
圖 5 push函式
push函式實現入棧操作，如果棧已滿，則動態增加順序棧的記憶體，將傳入的引數e賦給當前棧頂指標所指向的棧內元素，賦值結束後棧頂指標自動上移（自加）。
圖 6 gettop函式
gettop函式實現取棧頂元素操作，如果棧為空，則操作失敗，否則將棧頂指標的下一位指標所指向的資料元素賦給引數e，賦值結束返回e。
圖 7 pop函式
pop函式實現出棧操作，如果為空，則操作失敗，將棧頂指標的下一位指標所指向的資料元素賦給引數e，賦值結束後棧頂指標自動下移（自減）。
5.括號匹配演算法的實現
圖8 括號匹配演算法
1. 宣告乙個大小為maxsize（巨集定義）的char型陣列，並初始化；
2. 宣告兩個char型變數m，n；
3. 用char型陣列a來接收從使用者介面輸入的字串序列，getchar用於消化最後一次enter鍵字元輸入；
4. length表示字串的長度；
5. 宣告乙個sqstack型別變數並初始化；
6. 用for迴圈來實現括號匹配的迭代過程，如果迭代獲得的當前字元為（、、]就呼叫gettop函式取棧頂元素判斷是否與當前字元相等，如果相等則實現出棧操作，如果不相等則輸出「括號不匹配」並返回0退出程式；
7. 如果在for迴圈中沒有意外退出程式的前提下，繼續進行判空操作，如果順序棧為空，則括號匹配，反之不匹配;
8. 編譯執行，測試**.
三、實驗結果
圖9 實驗結果
實驗結果與預期目標一致，能夠正確**字串序列是否括號匹配。
四、實驗總結
通過「棧的應用」這個實驗，深入了解到採用棧結構處理日常生活中的使用者操作無處不在，在實現括號匹配演算法的過程中，主要利用棧結構後進先出的特性以及棧的入棧、出棧、取棧頂元素和判空操作來實現。其次從鍵盤上輸入乙個字串表示式，判斷這個表示式中的括號是否匹配來測試**的正確性。
在實驗的過程中，體會到了棧結構的順序儲存方式的優點，就本實驗而言，由於輸入的表示式資料量不是特別大，順序結構滿足演算法的實現。同時節省了一些儲存空間的開銷。
棧結構不僅僅可以用來處理括號匹配的判斷問題，還可以實現函式的遞迴呼叫，使得程式的執行有確定的入口和出口，為高效地演算法實現提供了基礎。
總的來說加深理解有關棧結構的抽象資料型別等概念，並體會和了解棧結構在日常使用者輸入操作中的應用價值。
棧應用 括號匹配
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棧的應用 括號匹配
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